导热油砂石填充床单罐斜温层同时蓄放热特性模拟

针对应用于高温储热场合的导热油砂石填充床储热，建立物理数学模型，采用数值模拟方法，重点探究在稳定热源和非稳定热源同时蓄放热工况下，蓄放热出口温度、斜温层厚度等参数。研究发现：传统蓄热罐同时蓄放热后期，换热功率较小，蓄热出口温度上升较慢；当蓄热罐内部传热工质结构相同时，净蓄放热流量越小，蓄热出口达到稳定的用时越长；同一净蓄热流量下，传统蓄热罐运行过程中斜温层厚度远远小于填充床蓄热罐运行时斜温层厚度；以热源为方波形式的周期性蓄热过程探究非稳定热源同时蓄放热。由于周期叠加性的影响，各工况每周期结束后放热出口温度上升，蓄热罐内斜温层的厚度逐渐增大，放热出口温度呈现周期性波动。     

分户式低谷电蓄热供暖系统的蓄放热特性

提出基于相变材料（PCM）的分户式低谷电蓄热供暖系统,通过数值模拟及实验研究对其蓄放热特性和供暖性能做出全面评价。采用Fluent对相变蓄热供暖系统的蓄放热过程进行了数值模拟,分析了不同入口风速、不同入口风温和不同种类蓄热材料等因素对蓄热供暖系统放热性能的影响,通过实验研究验证了模拟工况的正确性。结果表明,入口风速对系统放热性能的影响较大,随着入口风速的提高,系统平均出风温度降低,瞬时供暖负荷增大;入口风温对系统放热性能的影响微弱;复合相变材料（CPCM）由于具有更高的热导率,比纯十二水硫酸铝铵更加适合作为相变蓄热供暖系统的蓄热介质。本文设计和研究的分户式低谷电相变蓄热供暖系统具有良好的蓄放热能力,可为相变蓄热在低谷电利用场景作出有益参考。     

壳管式潜热蓄能系统换热特性

针对目前石蜡潜热蓄能系统效率低下的特点,构建了石蜡/膨胀石墨混合相变材料的潜热蓄能系统,研究了其蓄/放热特性,并与纯石蜡相变材料系统进行了对比分析,讨论了不同换热流体流量下的蓄/放热过程的时间周期。用焓法处理相变区域,对该潜热蓄能系统的整体蓄热过程进行数值模拟。研究结果表明,对于石蜡／膨胀石墨复合相变材料,其导热性能较纯石蜡有很大提高,但由于添加了膨胀石墨而减弱了蓄热中石蜡的对流换热。流量提高对蓄/放热速率有明显的改善。焓法模型能全面反映蓄能系统的换热与流动特性,数值计算的结果与实验数据吻合较好。     

平板微热管阵列-泡沫铜复合结构相变蓄热装置蓄放热特性

相变蓄热技术是节能减排的一个重要手段,在太阳能利用、余热回收和电力削峰填谷等领域发挥重要的作用。设计了以平板微热管阵列-泡沫铜复合结构为基础,多孔扁管为载热流体通路,水为载热介质,石蜡为相变材料的热管式蓄热装置。通过实验研究了蓄放热过程中装置内部石蜡的温度分布情况,不同载热流体温度和流量下的蓄放热功率变化,以及装置蓄放热效率等特性。实验结果表明,平板微热管阵列-泡沫铜复合结构可以使箱体内石蜡温度分布更加均匀;增加载热流体和相变材料的温差以及增大流量都可以提高蓄放热功率。实验条件下,该装置的最大蓄热功率为1.24 kW,最大放热功率为1.43 kW。装置蓄热效率为92%,放热效率为94%,总效率为87.4%。     

砂砾用于太阳能斜温层罐填料的蓄热特性

建立了间接接触式显热蓄热实验台,对不同粒径的砂砾用于太阳能显热蓄热斜温层单罐填料的蓄热特性进行了研究.实验台蓄热装置为一圆柱形罐体,内部按六边形蜂窝状布置了19根不锈钢管.选用空气作为换热流体,流经钢管内部通道传热,钢管外部用于与罐体内的砂砾相接触.选取了4种砂砾:细砂、中砂、滤砂和粗砂进行实验.结果表明,空隙率是影响砂砾蓄热性能的重要因素,而不是密度或粒径.其中,粗砂空隙率最低,蓄热效果最好.对于砂砾等基本物性变化不大的材料,不同蓄热温差下,蓄热效果相同.采用空气作为换热流体,蓄热效率较低,需要降低空气流速或者加长管段以强化换热.实验结果与二维简化数值模型进行对比,结果吻合良好,该模型可用于进行大型蓄热罐蓄热性能研究.     

平板微热管阵列-泡沫铜复合结构相变蓄热装置蓄放热特性

相变蓄热技术是节能减排的一个重要手段,在太阳能利用、余热回收和电力削峰填谷等领域发挥重要的作用。设计了以平板微热管阵列-泡沫铜复合结构为基础,多孔扁管为载热流体通路,水为载热介质,石蜡为相变材料的热管式蓄热装置。通过实验研究了蓄放热过程中装置内部石蜡的温度分布情况,不同载热流体温度和流量下的蓄放热功率变化,以及装置蓄放热效率等特性。实验结果表明,平板微热管阵列-泡沫铜复合结构可以使箱体内石蜡温度分布更加均匀;增加载热流体和相变材料的温差以及增大流量都可以提高蓄放热功率。实验条件下,该装置的最大蓄热功率为1.24 kW,最大放热功率为1.43 kW。装置蓄热效率为92%,放热效率为94%,总效率为87.4%。     

相变蓄热装置在供暖中的应用

储存热能的蓄热装置应具有体积小，蓄热量大、便于加热、放热和控制等特点。潜热蓄热材料与显热蓄热材料相比，蓄热密度要高的多，能够通过相变在恒温下放出大量的的热能．根据这一特性，研制开发了一种用电加热的相变蓄热装置，装置中加装了强化传热的导热翅片和放热的换热盘管。在不同循环水流量下对采暖过程中的热工参数进出做了测量。通过对测试结果的分析，得到了放热时散热片进出水水温随时间的变化曲线。其装置内部传热性能较好，内部加装翅片起到了很好的强化传热作用。并且，此设备具有体积小，蓄热量大、便于控制等特点，导热翅片起到了很好的强化传热作用。     

二次换热式相变蓄热水箱的蓄放热特性研究

以三水醋酸钠为储热相变材料,添加成核剂和增稠剂,设计搭建二次换热式相变蓄热系统实验平台。通过实验分析了相变材料填充率、水的体积流率对相变蓄热水箱整体性能的影响。结果表明:蓄热时,二次换热式相变蓄热水箱温度分布比较均匀,相变材料升温速率与换热流体(HTF)升温度率基本保持一致。取热时,尽管添加的相变材料能够蓄存更多的热量,但相变蓄热袋占用了水箱的空间,影响水箱内换热流体对流传热。因此添加相变蓄热袋会影响蓄热水箱放热速率。与不填充相变材料的蓄热水箱对比,相变蓄热水箱取热量变小,取热效率降低。     

封装PCM/蜂窝陶瓷复合蓄热模型设计及数值模拟研究

太阳能热发电技术是一种将太阳热能转化为电能的新兴发电技术,蓄热系统则是太阳能热发电技术的核心和关键,研究和开发高性能的蓄热材料意义重大。设计了一个集蓄热和高效换热一体化的封装PCM/蜂窝陶瓷复合蓄热结构模型,并对其充热和放热过程进行数值模拟。将蜂窝陶瓷一部分孔洞封装相变材料,另一部分孔洞作为换热通道,采用FLUENT软件对PCM/蜂窝陶瓷复合蓄热模型的充热和放热过程进行数值模拟研究。结果表明,封装PCM热导率越大,其充热时间越短,充热效率越高;NaCl熔盐相变潜热大,在放热过程中能够提供长时间的恒温热源,使换热介质在出口时的温度稳定,有利于太阳能热发电系统的稳定运行。     

中温相变蓄热系统强化传热方法研究进展

中温相变蓄热系统在太阳能热利用、余热回收等领域有广泛的研究与应用前景,但相变材料较低的热导率严重削弱了相变蓄热系统的热响应速率和蓄放热效率。针对这一问题,本文从提高传热系数、拓展传热面积、增大平均温差3个方面对近年来中温相变蓄热系统强化传热方法进行了综述。通过分析可以看出,通过导热增强填料对相变材料进行改性时,应注意填料对导热和对流的共同作用,综合考虑填料对热导率、蓄放热时间等性能的影响;直接式相变蓄热系统重量轻,传热效率高,适合应用在移动式相变蓄热车中;梯级相变蓄热系统符合能量梯级利用理念,蓄放热效率高。在未来研究中,对导热增强填料的进一步改性、直接式相变蓄热系统、梯级相变蓄热系统及多种技术协同强化传热的作用机理和强化传热效果还有重要研究潜力与价值。     

相变储热的传热强化技术研究进展

相变储热技术具有储热密度大、相变温度稳定以及过程容易控制等优点,具有广泛应用前景。相变储热技术在应用中需完成热能的储存与释放过程,其传热特性直接决定应用效果。储热技术的传热强化主要包括三个方面：一是相变材料本身的导热强化;二是潜热型功能热流体的对流传热强化;三是储热器的传热强化。本文综述了国内外在相变储热技术的传热强化研究方面的进展,主要介绍了膨胀石墨、泡沫金属等复合相变材料的导热强化,相变微胶囊及相变微、纳米乳液潜热型功能热流体传热强化以及管壳式储热器、板式储热器、螺旋盘管储热器等储热器的传热强化。文章指出,膨胀石墨基复合相变材料具有高热导率、大储热密度以及良好的定型特性,且价格低廉,极具应用前景。纳米乳液功能热流体具有表观比热容大、流阻较小等优势,但存在稳定性较差、过冷度大等问题。板式储热器具有较大的传热面积、较高的传热功率,适宜应用于相变材料传热系统。但应用背景不同,针对不同场景提供不同储热器的选型及指导值得作进一步的研究。     

Surface-to-bed heat transfer in fluidised beds of fine particles

This work reports experimental results on the heat transfer between a fluidised bed of fine particles and a submerged surface. Experiments have been carried out using different bed materials (polymers, ballotini, corundum, carborundum and quartz sand) with Archimedes number between 2 and 50. Dry air at ambient pressure and temperature has been used as fluidising gas. Three different exchange surfaces, namely a sphere and two cylinders with different base diameter and same height, have been used.Experimental results show that the heat transfer coefficient increases with particle Archimedes number and is almost independent from particle thermal conductivity for K_p/K_g > 30. Finally, the comparison of heat transfer coefficient for the different surfaces shows that the effect of the surface geometry may account for a 30% variation in the heat transfer coefficient, with higher differences occurring for coarser particles.     

熔盐单罐释热过程换热器取热方式优选

盘管释热换热器浸没式布置在熔盐单罐蓄热器内可实现低成本的蓄放热。盘管换热器取热方式会直接影响系统的释热性能。通过数值模拟研究了换热器取热方式对单罐蓄热系统释热性能规律的影响，同时分析了释热过程中熔盐侧流场变化。结果表明，换热器上进下出的取热方式能够提高盘管换热器的出口温度、单罐释热功率及释热效率，研究结果为熔盐单罐蓄放热系统设计提供了理论依据。     

Sb-doped SnO2 (ATO) hollow submicron spheres for solar heat insulation coating

Antimony doped Tin Oxide (ATO) hollow submicron spheres were synthesized with a carbon ball template using the hydrothermal method, and compared to commercial nano-ATOs that differed in particle size. To study the thermal insulation performance and the mechanism of different ATOs, their morphology, crystalline structure and microstructure were examined using XRD, SEM and HRTEM. Meanwhile, the optical and thermal characteristics of the different ATOs, including absorption, reflectance, thermal conductivity, infrared emissivity (8–14 μm), and specific heat capacity, were also measured. Silicone acrylic emulsion coatings containing different dosages of ATO were then prepared, and their UV–Vis–NIR transmittance and solar heat shielding performances were tested. ATO hollow submicron spheres showed a thermal insulation performance comparable to that of nano-ATO, but their main respective thermal insulation mechanism was different. ATO hollow submicron spheres primarily relied on better particle dispersion, lower thermal conductivity, higher specific heat capacity and higher infrared emissivity. The 50 nm ATO absorbed the least solar heat but reflected the most light, while 100 nm ATO showed the opposite behavior. Both nano-ATOs had better transmittance in the visible light range but relatively low transmittance in the ultraviolet and infrared range. The results of this study indicate that ATO hollow submicron spheres are promising materials equivalent to nano-spheres that can be applied as a coating for energy conservation.     

脂肪酸类相变材料传热及液相渗漏的研究进展

能源的大量消耗使得储热技术研究越来越重要,相变材料作为一种有效的潜热储热材料在潜热储热系统中占据重要地位。脂肪酸相变材料因其来源广泛,具有共熔和共结晶特点、相变焓高和清洁可再生等优点受到广泛关注,但脂肪酸相变材料也存在热导率低和固-液相转变时液相渗漏等缺点。本文对国内外脂肪酸相变材料的传热和渗漏进行了综述与讨论,就热导率低的缺点提出了强化传热的方式,通过建立传热模型研究其导热行为并预测传热系数;就渗漏问题提出4种有效解决液相渗漏的方法,分析了各种方法的优缺点。对节能环保要求越来越高的今天,解决脂肪酸相变材料的传热和渗漏已成为热点问题。最后对脂肪酸相变材料的发展前景进行展望。     

相变微粒乳液自然对流强化传热与稳定性研究进展

人工合成的潜热型功能性热流体同时具有流动性与高的蓄热或蓄冷能力,在自然对流的流动与传热中表现有复杂的非线性传热和流动现象。本文总结了该类流体在自然对流传热方面的最新研究进展,包括：自然对流的强化传热及其稳定性,乳液中微粒的粒径及其乳液热物性的影响,对该方面将来的发展趋势进行了展望。     

细小槽道换热器内相变微胶囊悬浮液对流传热DPM模拟

基于离散相模型,采用颗粒比热容随温度变化分段函数描述颗粒的相变过程,模拟了相变微胶囊悬浮液在细小槽道换热器内的对流传热特性,考察了不同入口流量时换热器进出口压差及温差的变化规律,并与纯水进行比较,分析了换热器内部及加热面温度分布,研究了换热器典型通道修正的局部努赛尔数Nux*沿流动方向的变化规律. 结果表明,相变微胶囊悬浮液在换热器内的压损随流量变化规律与纯水一致,较纯水有所增大;引入相变微胶囊颗粒减缓了加热面和流体温度升高的速率,使换热器出口及加热面的温度比纯水低;受进出口位置影响,换热器内温度呈现中间通道低、向两侧逐渐升高的分布规律. 不同通道的Nux*沿流动方向的变化规律存在一定差异,部分通道内相变材料完全融化,而部分通道内相变材料尚未完全融化就流出换热器. 需改进换热器进出口位置或对换热器内部结构进行优化设计以获得较好的流量分配特性,从而改善换热效果.     

Heat transfer characteristics of high temperature molten salt for storage of thermal energy

The heat transfer characteristics of molten salt for the storage of thermal energy were investigated. The temperature profiles and heat transfer coefficients during the storage and discharge stages were obtained with steam as the heat transfer fluid. Two kinds of inorganic salt were employed as the storage medium and two types of heat exchanger were tested in order to find the effect of heat exchanger configuration on the heat storage. The effects of the steam flow rates, the flow direction of steam in the storage tank, the temperature of the heat transfer fluid and the initial temperature of the discharge tank on the heat transfer were obtained and analyzed.     

Simulations on simultaneous charging/discharging process of oil sand packed bed thermocline storage tank

A physical mathematical model of oil sand packed bed thermal energy storage (TES) which can be applied in high temperature TES system is established. The charge/discharge outlet temperature and thermocline thickness are investigated when charge and discharge process are operated simultaneously. The results indicate that the small charging power and lower increasing rate of charge outlet temperature are obtained in the end of simultaneous charge and discharge. The smaller the net TES flow rate, the longer it takes to reach a stable charge outlet temperature under the condition of the same TES medium in the TES tank. The conventional TES tank thermocline thickness is thinner than oil sand packed bed when operated at the same net charge flow rate. The stable/unstable simultaneous charge and discharge are investigated based on cycle process of square wave thermal source. The discharge outlet temperature and the thermocline thickness gradually increase after the end of each cycle due to the effect of the superposition of the cycle process. The discharge outlet temperature fluctuates periodically.